Lichtbogen- Bolzenlöten - SLV Halle

Lichtbogen-
Bolzenlöten
Alternative zum
Bolzenschweißen für
schwierige Werkstoffe
Stand der Technik
Zielstellung
Prozess-Schritte
Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Halle GmbH
Makroschliff einer Lichtbogen-Bolzenlötung
Bolzen M12x30: 1.4301 (X5CrNi1810); Blech t = 10 mm: 1.4301 (X5CrNi1810)
Das bislang bekannte Lichtbogen-Bolzenschweißen ist ein rationelles und
produktives Verfahren mit sehr kurzen Prozesszeiten. Verbindungen zwischen
vorzugsweise runden zylindrischen Teilen und ebenen Blechen können mit
einem der drei bekannten Varianten des Bolzenschweißens (Spitzen-, Hubund
Kurzzeithubzündung) sehr effektiv hergestellt werden.
Nachteilig am Bolzenschweißen ist sein auf aufhärtungsunempfindliche Werkstoffe
begrenzter Anwendungsbereich. Deshalb wurde nach Lösungen gesucht,
bei denen der Wärmeeintrag auf ein Minimum reduziert wird. Bei artfremden
Grundwerkstoffen darf außerdem die Vermischung von Bolzen- und
Bauteil nicht zu einer spröden Legierung führen.
• Minimierung des Wärmeeintrages in die zu verbindenden Teile
• Kein Vermischen der Grundwerkstoffe,“(Vermeidung von intermetallischen
Phasen)
• Reduzierung des Einbrandes bei Bolzendurchmessern > 12 mm
• Vermeiden von Schrumpfrissen in Schweißzonenmitte durch zu großes
Schmelzvolumen
a) b)
c) d)
a) Aufsetzen des Bolzens auf das Blech. Zwischen Bolzen und Blech befindet
sich das Lot (Blech oder Pulver).
b) Der Lichtbogen zündet beim Abheben des Bolzens und schmilzt das Lot
auf.
c) Der Lichtbogen brennt zwischen dem Bolzen und dem auf dem Blech
befindlichen Lot und schmilzt es auf.
d) Eintauchen des Bolzens in das geschmolzene Lot, Verlöschen des Lichtbogens
mit anschließendem Abkühlen und Erstarren der Schmelze.

Schliffbilder
Gerätetechnik
Anwendungsmöglichkeiten
Voraussetzungen
Blech
Bolzen
Lot
Bolzen 16x30; 1.0116 (S235J2G3); Blech t = 2,5 mm; 1.4301 (X5CrNi1810)
Links: Ausschnitt Titelbild; rechts: Mikroschliff Nahtmitte
Das Lichtbogen-Bolzenlöten kann mit der gleichen gerätetechnischen Basis wie
das Bolzenschweißen arbeiten, wobei für das Lichtbogenbolzenlöten begrenzte
Modifikationen der Schweißtechnik zum Anpassen der Parameter an den Lötprozess
notwendig werden (kleinere Lötströme bzw. längere Lötzeiten). Die Variante
der Bolzenschweißtechnik mit Kurzzeithubzündung hat sich als
besonders geeignet erwiesen.
Das Bolzenlöten vermeidet die beim Schweißen durch das Bilden einer gemeinsamen
Schmelze und durch die Prozesswärme auftretenden negativen Auswirkungen
auf Gefüge und Festigkeit der Verbindung. Das niedriger schmelzende
Lot bildet eine Pufferschicht und unterbindet damit das Aufschmelzen der zu
verbindenden Teile. Die Wärmeeinflusszone ist wesentlich flacher als nach herkömmlichen
Schweißungen. Es konnten, gegenüber den üblichen Schmelzschweißungen,
Lötverbindungen mit vermindertem Wärmeeintrag, stark reduzierendem
Einbrand, sehr schmaler Wärmeeinflusszone und hoher mechanischer
Festigkeit auch an aufhärtungsempfindlichen Stählen hergestellt werden.
Verglichen mit dem Bolzenschweißen arbeitet das Bolzenlöten mit ebenso kurzen
Prozesszeiten im Millisekundenbereich und eröffnet so dem Anwender
neue technologische Möglichkeiten zum Herstellen schwieriger Verbindungen
an Werkstoffkombinationen wie Schwarz-Weiß-Verbindungen, Bolzen aus
warmfesten Stählen, Bolzen auf Stahl mit hohem C-Gehalt und auf ferritischen
Chromstählen.
Auch für Verbindungen von Stahlbolzen auf Aluminium haben erste Tests hoffnungsvolle
Ergebnisse gebracht.
Die mit Bolzen zu bestückenden Oberflächen sollten metallisch blank sein und
keine niedrigschmelzenden Beschichtungen wie Zink oder Zinn tragen.
Die Arbeiten wurden im Rahmen eines vom BMWi geförderten Projektes
durchgeführt.
Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt
Halle GmbH
Dipl.-Ing. (FH) T. Broda
Tel.: 0345 5246-427 Fax: 0345 5246-403
E-Mail: broda@slv-halle.de
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